高精度定位時(shí)代下，各大UWB芯片競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比

Qorvo

2020年，Qorvo以4億美元收購(gòu)了愛爾蘭UWB公司Decawave，并由此以其代表芯片DW1000進(jìn)入U(xiǎn)WB市場(chǎng)。DW1000支持3.5GHz到6.5GHz六個(gè)射頻頻段，用戶可以自行編程發(fā)射機(jī)的輸出功率。

460062 a  39 e  009079 a  297 AE  9e  733 F6 b5 c  870 cc  192

DW1000/Qorvo

根據(jù)說(shuō)明書中給出的數(shù)據(jù)，DW1000可以實(shí)現(xiàn)10厘米精度的定位，定位范圍可以擴(kuò)展到290米，還支持110kbps、850kbps和6.8Mbps三種數(shù)據(jù)速率，在110kbps時(shí)，其通信范圍可以擴(kuò)展到290米。DW1000的功耗也極低，其睡眠電流為1uA，深度睡眠電流可低至50nA。

9 FFA  6982243 a  2a  5d  5630 e2f  6 e  46 bafd  8 F4 d  973 c  4

DW3000/Qorvo

DW3000是Qorvo的第二代UWB芯片，支持6.5GHz和8GHz通道，可提供10cm以內(nèi)的距離精度和5的角度測(cè)量精度。DW3000在低功耗方面又有突破。它的功耗不僅比BLE藍(lán)牙低，而且比DW1000低5倍。

蘋果

蘋果在2019年發(fā)布的iPhone11中首次使用UWB技術(shù)，依托U1 UWB芯片，蘋果成為第一家將UWB芯片引入智能手機(jī)設(shè)備的公司。這款U1芯片的存在，讓iPhone11可以通過(guò)空間感應(yīng)技術(shù)，精準(zhǔn)探測(cè)到其他搭載U1芯片的蘋果設(shè)備。iPhone11之后的所有iPhone都搭載了這款芯片，用于今年推出的AppleWatch智能手表、HomePodmini智能音箱和AirTag。

據(jù)蘋果公司的專利查詢，說(shuō)，早在2006年，甚至在最初的iPhone發(fā)布之前，蘋果就申請(qǐng)了t  of  UWB和網(wǎng)絡(luò)定位的專利。此后，蘋果陸續(xù)申請(qǐng)了多項(xiàng)與UWB相關(guān)的專利。iPhone中的UWB只以6.24GHz和8.2368GHz兩種頻率傳輸，發(fā)布之初只與其他U1芯片通信。從網(wǎng)上拆解測(cè)試的結(jié)論來(lái)看，蘋果的U1芯片采用的是ArmCortex-M4為核心，比Decawave的DW1000芯片略小，采用的是TSMC的16FF工藝。

UWB大大增強(qiáng)了蘋果設(shè)備的定位能力。通過(guò)UWB收發(fā)電路、運(yùn)動(dòng)傳感器電路、控制電路和振動(dòng)輸出引擎，蘋果的搜索app具備了精準(zhǔn)定位的能力。通過(guò)發(fā)送和接收信號(hào)，確定到達(dá)角度、距離和方向，在屏幕上給出UI指令，當(dāng)設(shè)備指向定位對(duì)象時(shí)也提供振動(dòng)反饋。

190664 c  2781 e  9579 c  78 DFA  50d  1d  c  909429397 e  44

iPhone和UWB配件/蘋果之間的鄰近交互過(guò)程

現(xiàn)在，蘋果進(jìn)一步開發(fā)了這款芯片的通信能力，支持與MFi認(rèn)證的第三方UWB芯片交互，實(shí)現(xiàn)iPhone作為智能汽車鑰匙的功能。目前，Qorvo和恩智浦廠商都已經(jīng)推出了測(cè)試階段的開發(fā)套件，供開發(fā)者在蘋果生態(tài)系統(tǒng)中構(gòu)建UWB產(chǎn)品。

恩智浦半導(dǎo)體公司

恩智浦推出了用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備/標(biāo)簽和汽車安全通道的Trimension  SR150/SR040和NCJ29D5，以及用于工業(yè)市場(chǎng)的Trimension  OL23D0。由于片上閃存和MCU的集成，OL23D0是一款開放的UWB芯片，可由客戶完全編程，因此更適合專用性強(qiáng)的工業(yè)市場(chǎng)，支持客戶特定的協(xié)議棧。

a  57669 f0a  80 FB  774d  4615 Fe  62 EC  9ed  82671854 c  5

三卷ol23d  0/恩智浦

上文中提到了恩智浦已經(jīng)針對(duì)蘋果U1芯片推出了對(duì)應(yīng)的開發(fā)套件，但恩智浦似乎并不打算把UWB在手機(jī)上的應(yīng)用完全捆綁在蘋果生態(tài)上，因此恩智浦也推出了針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用的UWB芯片Trimension SR100T。SR100T選擇了6到9GHz的頻段，即便在nLOS非視距的情況下，該芯片也可以做到±10cm的范圍精度和±3°的角測(cè)量精度。

 

從GalaxyNote20 Ultra這款機(jī)型開始，三星逐漸在隨后的GalaxyS21系列和Fold2上使用UWB技術(shù)，所用正是恩智浦的SR100T芯片。除了三星以外，小米也在今年發(fā)布的MIX4機(jī)型上用到了SR100T芯片，從目前產(chǎn)品布局來(lái)看，未來(lái)UWB可能會(huì)先在這些旗艦機(jī)型上亮相。

 

3db/瑞薩

 

5e9500f3bfa24108421fdef43d169a96b4895659

3DB6830原理圖/ 3db

 

3DB6830為3db的旗艦UWB芯片，集成了極低功耗（單次測(cè)量功耗為10 uJ）的IR-UWB收發(fā)器，選用了6到8GHz的工作頻段。在無(wú)阻擋的情況下，3DB6830可以做到120米以上的覆蓋范圍，精度做到10cm以內(nèi)。該芯片還集成了一個(gè)通過(guò)驗(yàn)證的專用MAC層，可以抵御邏輯層和物理層的遠(yuǎn)程修改攻擊，適用于安全的距離邊界和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，任何提供隨機(jī)數(shù)生成和認(rèn)證流程的MCU都可以驅(qū)動(dòng)這顆UWB IC。

 

值得一提的是，3DB6830與以上芯片不同的地方在于選擇了低速率脈沖（LRP）重復(fù)頻率，而其他芯片均為高速率脈沖（HRP）重復(fù)頻率。根據(jù)3db的描述，這將賦予3DB6830更低的測(cè)距功耗、更低的成本和更低的檢測(cè)延遲。

 

瑞薩于2020年初獲得了3db Access的UWB技術(shù)授權(quán)，借助瑞薩的MCU來(lái)打造安全UWB低功耗產(chǎn)品。去年11月份，瑞薩與Altran共同宣布，將利用這一技術(shù)來(lái)開發(fā)偵測(cè)社交距離的可穿戴產(chǎn)品。該產(chǎn)品結(jié)合了瑞薩具備HMI電容觸控功能的SynergyS128 MCU以及獲得授權(quán)的UWB技術(shù)。據(jù)其聲明所述，該芯片所需功耗僅為競(jìng)品的十分之一，卻可以實(shí)現(xiàn)誤差范圍在10cm內(nèi)的精確測(cè)量。其功用是在其他設(shè)備進(jìn)入安全距離時(shí)，通過(guò)LED和觸覺反饋來(lái)發(fā)出警示，可用于出入境管理等抗疫要求嚴(yán)格的場(chǎng)景。

 

小結(jié)

 

從以上這些主要的UWB芯片來(lái)看，全球UWB技術(shù)的發(fā)展仍處于早期，還有很大的參與空間，中國(guó)公司雖然在UWB上起步較晚，卻也開始了相關(guān)布局。與此同時(shí)，推動(dòng)UWB普及的FiRa聯(lián)盟已經(jīng)有了100家以上的成員，確保一致性的認(rèn)證工作也在緊鑼密鼓地開展。UWB已經(jīng)瞄準(zhǔn)了Wi-Fi和藍(lán)牙等無(wú)線連接技術(shù)，朝著并列的位置邁去。